探討船舶腐蝕的成因及其相應的防護技術

李杰　黃金

摘 要：由于船舶長期處于海洋中，加之各種因素的影響，導致其受蝕嚴重，大大縮短了船舶的使用壽命，影響了船舶的性能和航行安全性能。因此，提高船舶的防腐性能很關鍵。通過探討船舶腐蝕的成因，提出相應的防護技術。

關鍵詞：船舶；腐蝕成因；防護技術；涂料

中圖分類號：U672.72 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0027-01

隨著我國國民經濟水平的不斷提高和科技發展速度的加快，我國與世界各國之間的貿易活動越來越頻繁，這帶動了我國造船業和航運業的迅猛發展。船舶質量水平的高低直接影響著我國經濟水平的高低，影響著我國國際交易能否順利進行，因而，保證船舶的質量非常重要。船舶長期在海洋中作業，長期與海水接觸，容易使船體表面的防腐蝕保護層受到嚴重破壞，進而導致船體漆膜脫落，給船舶的安全埋下隱患。因此，需要通過相應的防護技術降低船舶的受腐蝕程度，提高船舶的運營經濟效益，進而提高我國的經濟水平。

1 船舶腐蝕的成因分析

1.1 機械腐蝕作用影響

船舶受到的機械腐蝕作用影響主要體現在機械磨損和腐蝕作用兩大方面，并且二者相互作用，加快了船舶的受腐蝕速度。機械腐蝕通常包括應力腐蝕開裂、空泡腐蝕、沖擊腐蝕等。應力腐蝕開裂是指金屬受到拉應力，并在腐蝕介質的作用下發生的腐蝕破壞，會導致船舶內部出現穿晶或沿晶的裂紋；空泡腐蝕是由高速且不規則的液體流動產生的空泡通過“水錘作用”破壞金屬表面保護膜的腐蝕破壞，具有加速腐蝕的特點，容易發生在泵軸、螺旋槳等部位；沖擊腐蝕主要是受液體沖擊或湍流作用形成。

1.2 電化學腐蝕作用影響

船舶涂層下的金屬表面在介質滲透后受到電化學腐蝕作用而受到破壞。一方面，電解質滲透到漆膜時產生電化學腐蝕作用，導致漆膜以堿性的狀態存在，一旦漆膜不耐堿，涂膜就會被破壞；另一方面，由于水分子的滲入導致涂層體積變大而形成破壞，例如一些涂層在水的浸泡下會將水分吸收，進而增大自身體積，產生內應力，而質量較差的涂層會與金屬發生脫離，同時出現隆起現象，最終形成泡。

1.3 生物腐蝕作用影響

船舶長期在海洋中運行，其船底容易被海洋生物附著，而海洋生物附著在船底會發生電化學腐蝕和化學腐蝕作用，造成漆膜受損和鋼板局部腐蝕。此外，海洋中的微生物在新陳代謝時，會將H2S、NH4OH及其他無機酸與有機酸等具有侵蝕性的產物排出，導致鋼板受到破壞和腐蝕。

2 船舶腐蝕防護技術

2.1 陰極保護技術

陰極保護技術是使船舶整體成為陰極的一種有效措施，可以避免船體受到腐蝕作用的影響。例如，可以在鋼鐵船體里不斷加入直流電（與鋼鐵腐蝕產生的腐蝕電流方向相反），使船體成為陰極，從而保護船體的質量。陰極保護技術的類型主要有：①外加電流保護技術。將犧牲陽極保護中的犧牲陽極塊轉換為輔助陽極（僅起導電作用且不溶解），并將直流電源加入到鋼板與陽極之間，然后利用海水構成回路。在該技術中，鋼板得到電源輸入的保護電流，使其形成陰極并得到相應的保護。外加電流保護技術具有電流、電位可調節性強，設計保護壽命長等特點，但其經濟性和可靠性較差，因此，在今后的發展中，將會通過改進輔助陽極的排流量、外加電源的可靠性和參比電極的長期穩定性來提高該系統的可靠性、安全性、經濟性和保護年限。②犧牲陽極陰極保護技術。犧牲陽極陰極保護技術是指將充當陽極的被犧牲掉的金屬塊安裝到船體表面，使船體整體成為陰極，以保證其不被腐蝕的技術。該技術主要應用在船舶的浸水部位。犧牲陽極陰極保護技術水平的高低關鍵在于所使用陽極材料電化學性能的好壞。當前，船體通常使用的犧牲陽極材料主要有鐵合金陽極、高效鋁合金陽極、三元鋅犧牲陽極等，但由于船體各部位的面積、性質和環境情況有所不同，因此，應結合實際情況選擇陽極材料的類型和數量。犧牲陽極陰極保護技術具有施工便捷、設備操作簡單、無需外加電流、不干擾鄰近設施等優點，在今后的發展中，將會以新型的鋁合金陽極材料為主，以降低船舶的保護成本，延長船舶的使用壽命。

2.2 防腐蝕涂料新技術

隨著我國經濟的快速發展，我國修造船業也得到了快速發展，對船舶涂料的涂裝工藝和綜合性能等方面的要求也相應提高。高性能、環保、節能、便捷是船舶涂料的發展方向，目前使用的船舶涂料主要以水線以上的防護涂料為主，例如聚氨酷丙烯酸。防腐蝕涂料新技術的革新具體表現為：①引進國外先進的涂裝工作標準、質量標準、涂裝工具和新型高性能涂料；②應用動力工具除銹和室內噴丸除銹技術；③將涂裝工作的溫度、濕度等納入重點管理項目；④對環保型防污涂料的開發與探究。

2.3 防腐蝕監測新技術

船體防腐蝕監測技術主要內容包括船體腐蝕狀況監測和腐蝕防護效果監測，例如對鋼板表面的腐蝕坑深度、船體水下腐蝕及污垢狀況、船體電位等的監測。受環境和空間的限制，很多監測技術難以開展。而新型技術的發展和融入使防腐蝕監測技術得到了創新與發展，例如傳感器/換能器技術、缺陷識別技術、信號處理技術等，同時，新的防腐蝕監測技術正不斷趨于智能化。

3 結束語

綜上所述，船舶腐蝕問題不僅關系到我國航運業和造船業的發展，同時，也影響到我國國際經濟貿易的發展，因此，應重視船舶的腐蝕問題，加強對防腐技術的研究與開發，以更好地控制和預防船舶腐蝕，提高船舶的質量。

參考文獻

[1]張波，方志剛，李向陽，等.鋁合金船舶的腐蝕防護技術現狀與展望[J].中國材料進展，2014，33（07）：415-417.

[2]菅恒康，趙俊，張文喆，等.船舶防腐蝕陰極保護法系統穩定性設計[J].環境研究與監測，2012（03）：46-48.

〔編輯：王霞〕